多功能微波加熱真空爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多功能微波加熱真空爐，由金屬外殼、中間保溫層和內(nèi)膽構(gòu)成；內(nèi)膽內(nèi)部為真空腔，設(shè)有加熱管，加熱管上部為保溫蓋，分別插入熱電偶和通氣管，熱電偶與可編程邏輯控制器PLC相連，通氣管通過(guò)三通管分別與尾氣處理裝置和抽真空裝置相連，抽真空裝置與PLC相連；加熱管設(shè)置于精密電子天平上，電子天平與PLC相連；內(nèi)膽開設(shè)有一個(gè)連接吹保護(hù)氣體裝置的小孔；微波發(fā)生裝置安裝于中間保溫層、并于PLC相連；PLC與電腦相連。本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)真空條件下微波場(chǎng)中物料合成及裂解等過(guò)程中自動(dòng)控制和溫度、真空度、質(zhì)量、加熱時(shí)間等參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)以及尾氣回收。是一種環(huán)保、高效的可用于科研及生產(chǎn)的微波爐。
【專利說(shuō)明】多功能微波加熱真空爐
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種多功能微波加熱真空爐，用于實(shí)現(xiàn)真空條件下微波場(chǎng)中物料合成及裂解等過(guò)程中自動(dòng)控制和溫度、真空度、質(zhì)量、加熱時(shí)間等參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)以及尾氣回收。
【背景技術(shù)】
[0003]微波加熱作為一種非常規(guī)加熱方式，由于是“體加熱”，具有加熱速度快、加熱均勻、加熱效率高、選擇性加熱、能夠即時(shí)控制等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、冶金以及礦業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。
[0004]在微波場(chǎng)中，被加熱的物質(zhì)之間發(fā)生物理化學(xué)變化。在頻率為數(shù)十億Hz的交變磁場(chǎng)的作用下，極性分子發(fā)生快速轉(zhuǎn)動(dòng)，以介電損耗的方式迅速將電能轉(zhuǎn)化為熱能，溫度升高的同時(shí)，使微波化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)順序、產(chǎn)物組成等方面異于常規(guī)加熱下的化學(xué)反應(yīng)。
[0005]微波與物質(zhì)之間的相互作用也成為近年來(lái)研究的重點(diǎn)。微波場(chǎng)中，隨著溫度的升高，物質(zhì)的電磁參數(shù)發(fā)生變化，也反過(guò)來(lái)促進(jìn)微波與物質(zhì)之間相互作用。
[0006]目前，微波加熱的作用機(jī)理一直不能夠深入開展，很大程度上受制于微波設(shè)備的研發(fā)滯后，尤其是涉及過(guò)程控制及在線監(jiān)測(cè)的微波加熱設(shè)備在設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中存在一定缺陷；而且使用過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題也欠考慮。
[0007]因此，必須開發(fā)多功能微波加熱爐，在利用各種可控參數(shù)研究微波加熱物料反應(yīng)機(jī)理的同時(shí)，拓寬微波加熱應(yīng)用領(lǐng)域，逐步實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種多功能微波加熱真空爐，它可以用于實(shí)現(xiàn)真空條件下微波場(chǎng)中物料合成及裂解等過(guò)程中自動(dòng)控制和溫度、真空度、質(zhì)量、加熱時(shí)間等參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)以及尾氣回收。
[0009]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供了一種多功能微波加熱真空爐，所述多功能微波加熱真空爐由金屬外殼、中間保溫層和內(nèi)膽構(gòu)成；內(nèi)膽為由筒形結(jié)構(gòu)加上密封法蘭盤和下密封法蘭盤構(gòu)成的全封閉系統(tǒng)，并固定在金屬外體的支撐框架上，內(nèi)膽內(nèi)部為真空腔，真空腔內(nèi)設(shè)有加熱管，加熱管置于爪型支架上；爪型支架下方安裝有屏蔽微波隔熱板，屏蔽微波隔熱板下方的下密封法蘭盤上安裝有一個(gè)精密電子天平，加熱管上部為保溫蓋，保溫蓋上開設(shè)有兩個(gè)小孔，分別插入熱電偶和通氣管，其中熱電偶一端插入加熱管中的物料里，另一端穿過(guò)內(nèi)膽側(cè)壁的密封孔與可編程邏輯控制器PLC相連，通氣管一端置于加熱管內(nèi)的物料上方，另一端穿過(guò)內(nèi)膽側(cè)壁的另一密封孔連接三通管，三通管的另外兩端分別與尾氣處理裝置和抽真空裝置相連，在抽真空裝置的管道上設(shè)有閥門，且抽真空裝置與PLC相連；爪型支架通過(guò)屏蔽微波隔熱板上的小孔設(shè)置于精密電子天平上，精密電子天平與PLC相連；內(nèi)膽下端側(cè)壁開設(shè)有一個(gè)連接吹保護(hù)氣體裝置的小孔；微波發(fā)生裝置安裝于中間保溫層、并于PLC相連、控制微波功率；PLC又與電腦相連，同時(shí)連接電源；多功能微波加熱真空爐所有開孔處均設(shè)有防止微波泄漏的微波抑制屏蔽管。
[0010]本發(fā)明中，金屬外殼和內(nèi)膽均采用含Cr不銹鋼材質(zhì)；中間保溫層采用耐高溫的鋁質(zhì)、鎂質(zhì)和娃酸鹽質(zhì)保溫材料或絕熱材料。
[0011]本發(fā)明中，多功能微波加熱真空爐中所有的通氣管均采用陶瓷或石英材質(zhì)。
[0012]本發(fā)明中，所述加熱管為石英管或剛玉管。
[0013]本發(fā)明中，吹保護(hù)氣體裝置產(chǎn)生的保護(hù)氣體為Ar或N2。
[0014]本發(fā)明中，抽真空裝置可控制真空腔內(nèi)的的真空度，最大真空度為:_40Pa。
[0015]本發(fā)明中，熱電偶采用鎧裝熱電偶或不同溫度段的紅外傳感器，其測(cè)量精度為±5。。。
[0016]本發(fā)明中，所述爪型支架由不銹鋼焊接而成，且表面光滑。
[0017]本發(fā)明中，所述精密電子天平最小稱量單位為0.0lg，其質(zhì)量測(cè)定范圍為(T5Kg。
[0018]本發(fā)明中，尾氣處理裝置回收的氣體為S02、S03、C0 2、C12、NH3、HC1或HF中的一種或多種。
[0019]本發(fā)明在微波爐頂、底部開孔處設(shè)有防止微波泄漏的微波抑制屏蔽管，單位泄漏測(cè)試符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。真空腔全部密封，并且出氣管連接尾氣處理裝置，安全環(huán)保。當(dāng)加熱管內(nèi)的樣品被微波加熱時(shí)，可編程控制器PLC可實(shí)現(xiàn)真空度控制、功率可調(diào)、溫度設(shè)定及保溫功能，且與計(jì)算機(jī)相連，自動(dòng)采集時(shí)間、溫度和質(zhì)量及真空度變化數(shù)據(jù)，并顯示在電腦屏幕上。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
參見圖1，本發(fā)明提供了一種多功能微波加熱真空爐，所述多功能微波加熱真空爐由金屬外殼18、中間保溫層13和內(nèi)膽3構(gòu)成；內(nèi)膽為由筒形結(jié)構(gòu)3加上密封法蘭盤20和下密封法蘭盤8構(gòu)成的全封閉系統(tǒng)，并固定在金屬外體的支撐框架2上，內(nèi)膽內(nèi)部為真空腔，真空腔內(nèi)設(shè)有石英管16，石英管16置于不銹鋼爪型支架14上；石英管16上部為保溫蓋19，保溫蓋19上開有兩個(gè)孔，分別插入熱電偶17和連接尾氣處理裝置I的通氣管，其中熱電偶17 —端插入石英管中的物料15里，另一端穿過(guò)真空腔側(cè)壁的密封孔與可編程邏輯控制器(PLC) 10相連；而通氣管一端置于石英管內(nèi)的物料上方，另一端穿過(guò)真空腔側(cè)壁的另一密封孔連接三通管，分別與尾氣處理裝置I和抽真空裝置9相連，在抽真空裝置9的管道上設(shè)閥門6，且抽真空裝置與PLC相連；爪型支架14通過(guò)屏蔽微波隔熱板12上的孔放置微波爐下方的精密電子天平11上，電子天平11與PLC相連；真空腔體下端側(cè)壁開孔連接吹保護(hù)氣體裝置7。微波發(fā)生裝置4安裝于內(nèi)膽和金屬外殼之間的中間保溫層，并與PLC相連，可控制微波功率。PLC又與計(jì)算機(jī)5相連，同時(shí)連接電源。所述的多功能微波加熱真空爐所有開孔處均設(shè)有防止微波泄漏的微波抑制屏蔽管。熱電偶7采用鎧裝熱電偶或不同溫度段的紅外傳感器。
[0022]石英管16也可由剛玉管代替。
[0023]爪型支架14由不銹鋼焊接而成，且表面光滑。
[0024]金屬外殼和內(nèi)膽均采用含Cr不銹鋼材質(zhì)，中間保溫層13采用耐高溫的鋁質(zhì)、鎂質(zhì)絕熱材料制成。
[0025]本發(fā)明多功能微波加熱真空爐頻率為2.45GHz，功率可調(diào)，最大功率為32KW。本發(fā)明以微波爐內(nèi)層密封腔體作為反應(yīng)器主體，在開孔處分別設(shè)有防止微波泄漏的微波抑制屏蔽管及密封圈，熱電偶17、電子天平11和抽真空裝置9均與可編程控制器(PLC) 10相連，在線測(cè)量物料溫度、質(zhì)量、真空度的變化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度、功率的自動(dòng)控制。加熱溫度最高達(dá)1200。。。
[0026]使用本發(fā)明時(shí)，打開爐體上法蘭20，將物料放入石英管16內(nèi)，插好熱電偶17，擰緊上法蘭20。按實(shí)驗(yàn)要求啟動(dòng)抽真空裝置9，保證真空腔中的空氣排出，然后關(guān)閉抽真空閥門6，通保護(hù)性氣體5min，氣體流量為2L/min。設(shè)定加熱溫度、加熱功率、加熱時(shí)間，然后通電，啟動(dòng)可編程控制器(PLC)IO的開始按鈕及計(jì)算機(jī)5，同時(shí)啟動(dòng)尾氣處理裝置I。當(dāng)物料反應(yīng)達(dá)到設(shè)定溫度，可編程控制器(PLC)IO實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫和保溫。反應(yīng)完畢時(shí)，斷電。整個(gè)過(guò)程中加熱時(shí)間、溫度、質(zhì)量及真空度的變化均可在計(jì)算機(jī)5上檢測(cè)并記錄數(shù)據(jù)。
[0027]本發(fā)明電子天平11的最小稱量單位為0.01g，熱電偶17溫度測(cè)量精度為±5°C。
[0028]實(shí)施例2
本實(shí)施例中某硫精礦成分見表1。
[0029]表1某硫精礦的化學(xué)成分〈(％，質(zhì)量分?jǐn)?shù))
【權(quán)利要求】
1.一種多功能微波加熱真空爐，其特征在于:所述多功能微波加熱真空爐由金屬外殼、中間保溫層和內(nèi)膽構(gòu)成；內(nèi)膽為由筒形結(jié)構(gòu)加上密封法蘭盤和下密封法蘭盤構(gòu)成的全封閉系統(tǒng)，并固定在金屬外體的支撐框架上，內(nèi)膽內(nèi)部為真空腔，真空腔內(nèi)設(shè)有加熱管，力口熱管置于爪型支架上；爪型支架下方安裝有屏蔽微波隔熱板，屏蔽微波隔熱板下方的下密封法蘭盤上安裝有一個(gè)精密電子天平，加熱管上部為保溫蓋，保溫蓋上開設(shè)有兩個(gè)小孔，分別插入熱電偶和通氣管，其中熱電偶一端插入加熱管中的物料里，另一端穿過(guò)內(nèi)膽側(cè)壁的密封孔與可編程邏輯控制器PLC相連，通氣管一端置于加熱管內(nèi)的物料上方，另一端穿過(guò)內(nèi)膽側(cè)壁的另一密封孔連接三通管，三通管的另外兩端分別與尾氣處理裝置和抽真空裝置相連，在抽真空裝置的管道上設(shè)有閥門，且抽真空裝置與PLC相連；爪型支架通過(guò)屏蔽微波隔熱板上的小孔設(shè)置于精密電子天平上，精密電子天平與PLC相連；內(nèi)膽下端側(cè)壁開設(shè)有一個(gè)連接吹保護(hù)氣體裝置的小孔；微波發(fā)生裝置安裝于中間保溫層、并于PLC相連、控制微波功率；PLC又與電腦相連，同時(shí)連接電源；多功能微波加熱真空爐所有開孔處均設(shè)有防止微波泄漏的微波抑制屏蔽管。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能微波加熱真空爐，其特征在于:金屬外殼和內(nèi)膽均采用含Cr不銹鋼材質(zhì)；中間保溫層采用耐高溫的鋁質(zhì)、鎂質(zhì)和硅酸鹽質(zhì)保溫材料或絕熱材料。
3.如權(quán)利要求2所述的多功能微波加熱真空爐，其特征在于:多功能微波加熱真空爐中所有的通氣管均采用陶瓷或石英材質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的多功能微波加熱真空爐，其特征在于:所述加熱管為石英管或剛玉管。
5.如權(quán)利要求4所述的多功能微波加熱真空爐，其特征在于:吹保護(hù)氣體裝置產(chǎn)生的保護(hù)氣體為Ar或N2。
6.如權(quán)利要求5所述的多功能微波加熱真空爐，其特征在于:抽真空裝置可控制真空腔內(nèi)的的真空度，最大真空度為:_40Pa。
7.如權(quán)利要求6所述的多功能微波加熱真空爐，其特征在于:熱電偶采用鎧裝熱電偶或不同溫度段的紅外傳感器，其測(cè)量精度為±5°C。
8.如權(quán)利要求7所述的多功能微波加熱真空爐，其特征在于:所述爪型支架由不銹鋼焊接而成，且表面光滑。
9.如權(quán)利要求8所述的多功能微波加熱真空爐，其特征在于:所述精密電子天平最小稱量單位為0.0lg，其質(zhì)量測(cè)定范圍為(T5Kg。
10.如權(quán)利要求9所述的多功能微波加熱真空爐，其特征在于:尾氣處理裝置回收的氣體為S02、SO3> CO 2、Cl2, NH3> HCl或HF中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】B01J19/12GK103785340SQ201410021583
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】李解, 李保衛(wèi), 韓繼鋮, 韓磊, 李成元, 祖剛, 楊仲禹 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)